Straßenlampenspektrum

Ein früherer Artikel zeigt die Spektren verschiedener Leuchtmittel, erstellt mit einem Handspektrometer und einer Digitalkamera. In der Jahresvorschau 2022 waren Sternspektren ein Ziel. Heute geht es nun um den nächsten Schritt: Ausrüstung zur Aufnahme eines Spektrums, die auch für Sterne geeignet ist. Getestet wurde sie an einer Straßenlaterne.

Für Diplom- und Doktorarbeit gehörte optische Spektroskopie zu meinem täglichen Werkzeug. Meist war es in Lumineszenz, d.h. eine Probe sandte Licht aus, das dann spektral zerlegt wurde. Und so liegt es natürlich nahe, dass ich ein Interesse an Spektren habe. Letztlich möchte ich gerne Sternenlicht spektral untersuchen. Ohne feste Sternwarte ist das jedoch ein schwieriges Unterfangen, denke ich. Aber zunächst geht es ja um den Einstieg – und der ist wesentlich einfacher.

Fotoobjektiv mit Blazegitter

Der nächste Schritt nach dem Handspektrometer erfolgt mit einem Blazegitter in einem Standardfiltergehäuse für 1,25″. Folgende Skizze veranschaulicht den Aufbau:

An ein Kameraobjektiv (hier: f=135 mm) wird mit einem C-Mount-Adapter die Schwarzweißkamera angeschlossen. In dem C-Mount-Adapter ist das Blazegitter eingeschraubt, das das Licht spektral zerlegt und auf den Sensor der Kamera fallen lässt. Die Kamera lässt sich dank Fotogewinde auf der Star-Adventurer-Montierung befestigen.

Testobjekt Straßenlampe

Der Test erfolgte an einer Straßenlatere mit LED-Leuchtmittel. Das Spektrum sieht so aus:

Ein Pixel auf dem Kamerachip entspricht 1,7 nm des Spektrums.
Bei einer Wellenlänge von etwa 450 nm erfolgt eine starke, schmalbandige Emission. Diese stammt von dem Halbleiterübergang der Leuchtdiode selbst. Im grünen und roten Teil der Spektrums, in der Grafik rechts, ist ein breiter “Buckel” an Emission zu sehen. Er stammt wird erzeugt, indem die LED Substanzen zum Leuchten anregt. Das kennt man auch aus den alten “Neonröhren”. Schmale Spektrallinien sind bei einem solchen Leuchtmittel nicht zu erwarten.

Bewertung des neuen Aufbaus

Der Vorteil der s/w-Kamera ist, dass keine Farbfiltermatrix über den Pixel sitzt. Diese wäre sonst bei der Analyse des Spektrums zu berücksichtigen und würde im Grunde die Auflösung des Spektrums verringern.

Einen anderen Vorteil habe ich bereits ausprobiert: Mit der s/w-Kamera kann ich Videos von Spektren aufnehmen und diese dann bspw. mit Avistack zu einem Summenbild rechnen lassen. Das bietet die Chance, das Signal/Rausch-Verhältnis zu verbessern, was gerade beim Sternenlicht wichtig sein wird.

Normalerweise erzeugen optische Gitter eine Vielzahl von Spektren, die links und rechts des Objekts stehen. Ein Blazegitter bietet den Vorteil, dass es durch seine mechanische Gestaltung viele dieser Spektren übereinanderlegt und damit ein lichtstarkes Spektrum erzeugt.

Mit der s/w-Kamera konnte ich bereits das Spektrum von Vega ablichten. Dazu war nur eine Belichtungszeit von einer guten Sekunde notwendig. Es sollten also einige Sternspektren machbar sein.

Eine Herausforderung wird das Ausrichten der Kamera auf einen Stern sein, da ich im ersten Ansatz nur die Kamera auf der StarAdventurer zur Verfügung hatte. Da die Kamera mit der Montierung verbunden ist, kann ich auch nicht ohne Kamera durch das Objektiv schauen.
Andererseits ist das abgebildete Himmelsfeld einigermaßen groß, so dass eine Peilhilfe bereits reichen könnte. Alternativ muss ich das System parallel zu einer zweiten Optik installieren.
Mit der Analyse bin ich ganz zufrieden. Für das oben gezeigte Spektrum wurde das Kamerabild von der Software Visual Spec analysiert und als Datensatz nach Excel gebracht.

Jedenfalls war der erste Test sehr Erfolg versprechend. Eine weitere Tür der Astronomie steht nun offen.

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